CN206828611U - 处理提钒尾渣的系统 - Google Patents

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宋文臣
王静静
李红科
曹志成
汪勤亚
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Abstract

本实用新型公开了处理提钒尾渣的系统,包括:成型装置;第一焙烧装置,其与成型装置相连;磨矿磁选装置,其具有金属化球团入口、含镓铁粉出口和富钒渣出口;第二焙烧装置,其具有富钒渣入口、钠盐入口、空气入口和水溶性钒酸钠熟料出口;水浸装置,其具有水溶性钒酸钠熟料入口、五氧化二钒出口和第一尾渣出口;挤压成型装置,其具有含镓铁粉入口和含镓铁阳极出口;电解装置,其具有含镓铁阳极入口、电解液入口、含镓阳极泥出口和电解铁出口;镓提取装置,其与电解装置相连。采用该系统可以实现提钒尾渣中铁、钒和镓元素的综合回收利用,分别得到电解铁、五氧化二钒和金属镓,从根本上解决提钒尾渣利用率低且长期堆放弃置的难题。

Description

处理提钒尾渣的系统
技术领域
本实用新型涉及金属冶炼领域,具体而言,本实用新型涉及处理提钒尾渣的系统。
背景技术
攀钢钒钛磁铁矿在高炉中冶炼得到含钒生铁,再通过选择性氧化铁水使钒氧化后进入炉渣,得到V2O5含量为14~22%的钒渣,经氧化焙烧、湿法浸出后得到浸出渣,即提钒尾渣,全国钒企业每年大约排放提钒尾渣约30万吨,而且随着钒企业产能的不断过大,提钒尾渣的排放量也将逐渐提高,如此多的废渣常年堆积,不但会占用大量土地,而且会造成环境污染。
典型提钒尾渣中TFe含量约30~40%,SiO2含量约10~2%,TiO2含量约8~15%,Cr2O3含量约2~5%,MnO含量约4~7%,V2O5含量约1~4%,Ga含量约0.010~0.015%,可以看出,提钒尾渣中全铁含量在30%以上,总钒(V2O5)含量为1~4%左右,镓的含量约0.012~0.014%,这些有益金属如能回收利用,将大大提高资源利用率。
中国专利CN102337444A提出了提钒尾渣熔炼钒铬锰合金生铁工艺,将提钒尾渣粉制成原料颗粒与焦炭、钛铁矿、石灰石、白云石和萤石混合,由熔炼炉熔炼得到含钒铬锰的合金生铁。但是以上方法均存在操作工艺复杂、工艺流程长,付出大量能耗又使提钒尾渣回到了含钒、铬、镓的铁水状态,某种意义上来说没有得到真正的钒、铬、镓的产品,最终产物附加值不高。
中国专利CN101713007A提出了一种提钒尾渣深度还原直接生产海绵铁的工艺方法,以褐煤为还原剂,添加CaO作为造渣剂同时增加碱度协同尾渣中的Na2O、K2O与SiO2、Al2O3反应生成类沸石的稳定矿物,此产物经过二段磨矿和二段弱磁选即得到海绵铁。该方法的缺点是仅仅考虑了提钒尾渣中铁的回收,造成了其它有价元素的浪费。
因此,现有的处理提钒尾渣的手段有待进一步改进。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本实用新型的一个目的在于提出处理提钒尾渣的系统。采用该系统可以实现提钒尾渣中铁、钒和镓元素的综合回收利用,分别得到电解铁、五氧化二钒和金属镓,从根本上解决提钒尾渣利用率低且长期堆放弃置的难题。
在本实用新型的一个方面,本实用新型提出了一种处理提钒尾渣的系统。根据本实用新型的实施例,该系统包括:成型装置,所述成型装置具有提钒尾渣入口、还原煤入口和混合球团出口;第一焙烧装置,所述第一焙烧装置具有混合球团入口和金属化球团出口,所述混合球团入口与所述混合球团出口相连;磨矿磁选装置,所述磨矿磁选装置具有金属化球团入口、含镓铁粉出口和富钒渣出口,所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连;第二焙烧装置,所述第二焙烧装置具有富钒渣入口、钠盐入口、空气入口和水溶性钒酸钠熟料出口,所述富钒渣入口与所述富钒渣出口相连;水浸装置,所述水浸装置具有水溶性钒酸钠熟料入口、五氧化二钒出口和第一尾渣出口,所述水溶性钒酸钠熟料入口与所述水溶性钒酸钠熟料出口相连;挤压成型装置,所述挤压成型装置具有含镓铁粉入口和含镓铁阳极出口,所述含镓铁粉入口与所述含镓铁粉出口相连;电解装置,所述电解装置具有含镓铁阳极入口、电解液入口、含镓阳极泥出口和电解铁出口,所述含镓铁阳极入口与所述含镓铁阳极出口相连;镓提取装置,所述镓提取装置具有含镓阳极泥入口、金属镓出口和第二尾渣出口,所述含镓阳极泥入口与所述含镓阳极泥出口相连。
由此,根据本实用新型实施例的处理提钒尾渣的系统通过将提钒尾渣和还原煤在成型装置中进行混合成型得到混合球团,并将混合球团供给至第一焙烧装置中进行还原焙烧处理,得到金属化球团,首先将提钒尾渣中的铁氧化物进行还原,进而采用磨矿磁选装置对金属化球团进行磨矿磁选处理,以便分离得到含镓铁粉和富钒渣;后续将富钒渣和钠盐供给至第二焙烧装置中进行氧化钠化焙烧处理,将富钒渣中的钒转化为水溶性钒酸钠熟料,再将水溶性钒酸钠熟料供给至水浸装置中进行水浸处理,以便得到五氧化二钒产品和第一尾渣;同时可以将含镓铁粉供给至挤压成型装置中进行挤压成型制备得到含镓铁阳极,并将含镓铁阳极供给至电解装置中进行电解处理,得到电解铁产品和含镓阳极泥,从而实现铁的分离,进而通过镓提取装置采用传统的酸浸-萃取-电解工艺对含镓阳极泥中的镓进行提取,以便得到金属镓产品和第二尾渣。由此,本申请的处理提钒尾渣的系统实现了工业废弃物提钒尾渣中钒、铁和镓的综合回收利用,分别得到高品质的五氧化二钒、电解铁和金属镓产品,从根本上解决了提钒尾渣利用率低和长期堆放弃置的难题,具有显著的经济效益和环境效益。
任选的,所述第一焙烧装置为还原焙烧装置。
任选的,所述第二焙烧装置为氧化钠化焙烧装置。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本实用新型一个实施例的处理提钒尾渣的系统结构示意图;
图2是根据本实用新型一个实施例的处理提钒尾渣的方法流程示意图;
图3是根据本实用新型再一个实施例的处理提钒尾渣的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,“相连”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的一个方面,本实用新型提出了一种处理提钒尾渣的系统。根据本实用新型的实施例,参考图1,该系统包括:成型装置100、第一焙烧装置200、磨矿磁选装置300、第二焙烧装置400、水浸装置500、挤压成型装置600、电解装置700和镓提取装置800。其中,成型装置100具有提钒尾渣入口101、还原煤入口102和混合球团出口103;第一焙烧装置200具有混合球团入口201和金属化球团出口202,混合球团入口201与混合球团出口103相连;磨矿磁选装置300具有金属化球团入口301、含镓铁粉出口302和富钒渣出口303,金属化球团入口301与金属化球团出口202相连;第二焙烧装置400具有富钒渣入口401、钠盐入口402、空气入口403和水溶性钒酸钠熟料出口404,富钒渣入口401与富钒渣出口303相连;水浸装置500具有水溶性钒酸钠熟料入口501、五氧化二钒出口502和第一尾渣出口503,水溶性钒酸钠熟料入口501与水溶性钒酸钠熟料404相连;挤压成型装置600具有含镓铁粉入口601和含镓铁阳极出口602,含镓铁粉入口601与含镓铁粉出口302相连;电解装置700具有含镓铁阳极入口701、电解液入口702、含镓阳极泥出口703和电解铁出口704,含镓铁阳极入口701与含镓铁阳极出口602相连;镓提取装置800具有含镓阳极泥入口801、金属镓出口802和第二尾渣出口803,含镓阳极泥入口801与含镓阳极泥出口703相连。
下面参考图1对根据本实用新型实施例的处理提钒尾渣的系统进行详细描述:
根据本实用新型的实施例,成型装置100具有提钒尾渣入口101、还原煤入口102和混合球团出口103,成型装置100适于将提钒尾渣和还原煤进行混合成型,以便得到混合球团。具体地,提钒尾渣是钒钛磁铁矿在高炉中冶炼得到含钒生铁,再通过选择性氧化铁水使钒氧化后进入炉渣,得到V2O5含量为14~22%的钒渣,钒渣再经氧化焙烧、湿法浸出后得到的浸出渣,全国钒企业每年大约排放提钒尾渣约30万吨,而且随着钒企业产能的不断过大,提钒尾渣的排放量也将逐渐提高,如此多的废渣常年堆积,不但会占用大量土地,而且会造成环境污染。典型提钒尾渣中TFe含量约30~40%,SiO2含量约10~2%,TiO2含量约8~15%,Cr2O3含量约2~5%,MnO含量约4~7%,V2O5含量约1~4%,Ga含量约0.010~0.015%,可以看出,提钒尾渣中全铁含量在30%以上,总钒(V2O5)含量为1~4%左右,镓的含量约0.012~0.014%,这些有益金属如能回收利用,将大大提高资源利用率。
根据本实用新型的实施例,用于制备混合球团的钒尾渣和还原煤的配比并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,可以将提钒尾渣和还原煤按照质量比100:(15~25)进行混合成型。发明人发现,通过配入上述配比的还原煤,可以显著提高后续还原得到的金属化球团的金属化率,经检测,后续还原得到的金属化球团的金属化率不低于90%,从而可以保证铁的高回收率。
根据本实用新型的实施例,第一焙烧装置200具有混合球团入口201和金属化球团出口202,混合球团入口201与混合球团出口103相连,第一焙烧装置200适于将混合球团进行还原焙烧处理,以便利用还原煤对混合球团中的铁氧化物进行还原,得到金属化球团。
根据本实用新型的具体实施例,第一焙烧装置200可以为还原焙烧装置。
根据本实用新型的实施例,还原焙烧处理的条件并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,还原焙烧处理是在1200~1400摄氏度的温度下进行30~90min完成的。发明人通过大量实验,通过在上述温度下进行还原焙烧处理,可以有效地将混合球团中的铁氧化物还原为铁单质,并且保证钒氧化物不被还原为单质,从而实现钒与铁的分离,如果温度过高,会使钒氧化物也被还原为单质,无法实现钒氧化物与铁氧化物的选择性还原,如果温度过低或时间过短,则会导致还原反应效率降低。
根据本实用新型的实施例,磨矿磁选装置300具有金属化球团入口301、含镓铁粉出口302和富钒渣出口303,金属化球团入口301与金属化球团出口202相连,磨矿磁选装置300适于将金属化球团进行磨矿磁选处理,以便将金属化球团中的钒与铁分离,得到富钒渣和含镓铁粉。
根据本实用新型的一些实施例,含镓铁粉中镓的质量分数为0.03~0.045%。根据本实用新型的另一些实施例,富钒渣中钒的含量为2~8%。
根据本实用新型的实施例,第二焙烧装置400具有富钒渣入口401、钠盐入口402、空气入口403和水溶性钒酸钠熟料出口404,富钒渣入口401与富钒渣出口303相连,第二焙烧装置400适于将富钒渣与钠盐混合并在空气气氛中进行氧化钠化焙烧处理,以便利用钠盐将富钒渣中的钒转化为水溶性钒酸钠熟料。
根据本实用新型的实施例,富钒渣与钠盐的配比并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,富钒渣与钠盐的质量比可以为100:(10~30),由此,可以进一步有效地促使富钒渣中的钒转化为水溶性钒酸钠熟料。
根据本实用新型的实施例,钠盐的种类并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,钠盐可以包括选自碳酸钠、氯化钠和硫酸钠中的至少之一。由此,可以进一步有效地促使富钒渣中的钒转化为水溶性钒酸钠熟料。
根据本实用新型的实施例,氧化钠化焙烧处理的条件并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,氧化钠化焙烧处理是在600~900摄氏度下进行1~2h完成的。由此,可以保证焙烧得到的水溶性钒酸钠熟料中正五价的钒占全钒的比例不低于90%,从而进一步提高钒的回收率。
根据本实用新型的实施例,水浸装置500具有水溶性钒酸钠熟料入口501、五氧化二钒出口502和第一尾渣出口503,水溶性钒酸钠熟料入口501与水溶性钒酸钠熟料出口404相连,水浸装置500适于将水溶性钒酸钠熟料进行水浸处理,以便得到五氧化二钒和第一尾渣。具体地,根据本实用新型的实施例,水浸处理可以进一步包括下列步骤:
(1)沉钒处理
根据本实用新型的实施例,通过将水溶性钒酸钠熟料进行水浸处理,水浸条件为:浸出温度80~95摄氏度,液固质量比为(3~10):1,浸出时间为3~15min,水浸结束后固液分离可以得到含钒溶液,然后将含钒溶液净化除杂,除杂后含钒溶液再进行酸性铵盐沉钒处理,即可得到多钒酸铵沉淀。
(2)煅烧处理
进一步地,根据本实用新型的实施例,将沉钒处理得到的多钒酸铵沉淀进行煅烧处理,控制煅烧温度在550摄氏度下反应2h进行脱氨,以便得到五氧化二钒产品。
根据本实用新型的实施例,挤压成型装置600具有含镓铁粉入口601和含镓铁阳极出口602,含镓铁粉入口601与含镓铁粉出口302相连,挤压成型装置600适于将含镓铁粉进行挤压成型,以便得到含镓铁阳极。
根据本实用新型的实施例,电解装置700具有含镓铁阳极入口701、电解液入口702、含镓阳极泥出口703和电解铁出口704,含镓铁阳极入口701与含镓铁阳极出口602相连,电解装置700适于将含镓铁阳极进行电解处理,以便得到含镓阳极泥和电解铁。根据本实用新型的实施例,随着电解处理的进行,阳极铁不断以亚铁离子的形式从阳极溶解进入电解液中,并在阴极被还原为单质铁,而镓则以Ga(OH)3的固态形式富集于阳极泥中,从而实现镓与铁的分离。
根据本实用新型的实施例,电解处理的条件并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,电解处理可以进一步包括:将含镓铁阳极在亚铁离子浓度为30~50g/L、氯化铵浓度为130~170g/L、pH为4~6的电解液中,并且在50~60摄氏度、电流密度为100~300A/m2的条件下进行电解处理。由此,可以有效地得到高品质的电解铁产品。经检测,所得电解铁产品中铁的质量分数不低于98%。
根据本实用新型的实施例,镓提取装置800具有含镓阳极泥入口801、金属镓出口802和第二尾渣出口803,含镓阳极泥入口801与含镓阳极泥出口703相连,镓提取装置800适于对含镓阳极泥中的镓进行提取,以便得到金属镓和第二尾渣。具体地,含镓阳极泥中镓的质量分数约0.10~0.15%,可以通过传统的酸浸-萃取-电解工艺提取含镓阳极泥中的镓,以便得到金属镓产品。经检测,金属镓产品中镓的质量分数不低于99%。
由此,根据本实用新型实施例的处理提钒尾渣的系统通过将提钒尾渣和还原煤在成型装置中进行混合成型得到混合球团,并将混合球团供给至第一焙烧装置中进行还原焙烧处理,得到金属化球团,首先将提钒尾渣中的铁氧化物进行还原,进而采用磨矿磁选装置对金属化球团进行磨矿磁选处理,分离得到含镓铁粉和富钒渣;后续将富钒渣和钠盐供给至第二焙烧装置中进行氧化钠化焙烧处理,将富钒渣中的钒转化为水溶性钒酸钠熟料,再将水溶性钒酸钠熟料供给至水浸装置中进行水浸处理,得到含钒溶液,并将含钒溶液进行酸性铵盐沉钒处理后,对得到的多钒酸铵沉淀进行煅烧处理,以便得到五氧化二钒产品和第一尾渣;同时可以将含镓铁粉供给至挤压成型装置中进行挤压成型制备得到含镓铁阳极,并将含镓铁阳极供给至电解装置中进行电解处理,得到电解铁产品和含镓阳极泥,从而实现铁的分离,进而采用传统的酸浸-萃取-电解工艺对含镓阳极泥中的镓进行提取,以便得到金属镓产品和第二尾渣。经计算,采用本申请的系统处理提钒尾渣,产品铁的回收率在88%以上,钒的回收率在85%以上,镓的回收率在80%以上。由此,本申请的系统实现了工业废弃物提钒尾渣中钒、铁和镓的综合回收利用,分别得到高品质的五氧化二钒、电解铁和金属镓产品,从根本上解决了提钒尾渣利用率低和长期堆放弃置的难题,具有显著的经济效益和环境效益。
为了方便理解,下面参考图2~3对采用本实用新型实施例的处理提钒尾渣的系统处理提钒尾渣的方法进行详细描述。根据本实用新型的实施例,该方法包括:
S100:混合成型
该步骤中,将提钒尾渣和还原煤进行混合成型,以便得到混合球团。具体地,提钒尾渣是钒钛磁铁矿在高炉中冶炼得到含钒生铁,再通过选择性氧化铁水使钒氧化后进入炉渣,得到V2O5含量为14~22%的钒渣,钒渣再经氧化焙烧、湿法浸出后得到的浸出渣,全国钒企业每年大约排放提钒尾渣约30万吨,而且随着钒企业产能的不断过大,提钒尾渣的排放量也将逐渐提高,如此多的废渣常年堆积,不但会占用大量土地,而且会造成环境污染。典型提钒尾渣中TFe含量约30~40%,SiO2含量约10~2%,TiO2含量约8~15%,Cr2O3含量约2~5%,MnO含量约4~7%,V2O5含量约1~4%,Ga含量约0.010~0.015%,可以看出,提钒尾渣中全铁含量在30%以上,总钒(V2O5)含量为1~4%左右,镓的含量约0.012~0.014%,这些有益金属如能回收利用,将大大提高资源利用率。
根据本实用新型的实施例,用于制备混合球团的钒尾渣和还原煤的配比并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,可以将提钒尾渣和还原煤按照质量比100:(15~25)进行混合成型。发明人发现,通过配入上述配比的还原煤,可以显著提高后续还原得到的金属化球团的金属化率,经检测,后续还原得到的金属化球团的金属化率不低于90%,从而可以保证铁的高回收率。
S200:还原焙烧
该步骤中,将混合球团进行还原焙烧处理,以便利用还原煤对混合球团中的铁氧化物进行还原,得到金属化球团。
根据本实用新型的实施例,还原焙烧处理的条件并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,还原焙烧处理是在1200~1400摄氏度的温度下进行30~90min完成的。发明人通过大量实验,通过在上述温度下进行还原焙烧处理,可以有效地将混合球团中的铁氧化物还原为铁单质,并且保证钒氧化物不被还原为单质,从而实现钒与铁的分离,如果温度过高,会使钒氧化物也被还原为单质,无法实现钒氧化物与铁氧化物的选择性还原,如果温度过低或时间过短,则会导致还原反应效率降低。
S300:磨矿磁选
该步骤中,将金属化球团进行磨矿磁选处理,以便将金属化球团中的钒与铁分离,得到富钒渣和含镓铁粉。
根据本实用新型的一些实施例,含镓铁粉中镓的质量分数为0.03~0.045%。根据本实用新型的另一些实施例,富钒渣中钒的含量为2~8%。
S400:氧化钠化焙烧
该步骤中,将富钒渣与钠盐混合并在空气气氛中进行氧化钠化焙烧处理,以便利用钠盐将富钒渣中的钒转化为水溶性钒酸钠熟料。
根据本实用新型的实施例,富钒渣与钠盐的配比并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,富钒渣与钠盐的质量比可以为100:(10~30),由此,可以进一步有效地促使富钒渣中的钒转化为水溶性钒酸钠熟料。
根据本实用新型的实施例,钠盐的种类并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,钠盐可以包括选自碳酸钠、氯化钠和硫酸钠中的至少之一。由此,可以进一步有效地促使富钒渣中的钒转化为水溶性钒酸钠熟料。
根据本实用新型的实施例,氧化钠化焙烧处理的条件并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择,根据本实用新型的具体实施例,氧化钠化焙烧处理是在600~900摄氏度下进行1~2h完成的。由此,可以保证焙烧得到的水溶性钒酸钠熟料中正五价的钒占全钒的比例不低于90%,从而进一步提高钒的回收率。
S500:水浸处理
该步骤中,将水溶性钒酸钠熟料进行水浸处理,以便得到五氧化二钒和第一尾渣。具体地,根据本实用新型的实施例,水浸处理可以进一步包括下列步骤:
S510:沉钒处理
根据本实用新型的实施例,将水溶性钒酸钠熟料进行水浸处理,水浸条件为:浸出温度80~95摄氏度,液固质量比为(3~10):1,浸出时间为3~15min,水浸结束后固液分离可以得到含钒溶液,然后将含钒溶液净化除杂,除杂后含钒溶液再进行酸性铵盐沉钒处理,即可得到多钒酸铵沉淀。
S520:煅烧处理
进一步地,根据本实用新型的实施例,将沉钒处理得到的多钒酸铵沉淀进行煅烧处理,控制煅烧温度在550摄氏度下反应2h进行脱氨,以便得到五氧化二钒产品。
S600:挤压成型和电解处理
该步骤中,将含镓铁粉进行挤压成型,以便得到含镓铁阳极,并将含镓铁阳极进行电解处理,以便得到含镓阳极泥和电解铁。根据本实用新型的实施例,随着电解处理的进行,阳极铁不断以亚铁离子的形式从阳极溶解进入电解液中,并在阴极被还原为单质铁,而镓则以Ga(OH)3的固态形式富集于阳极泥中,从而实现镓与铁的分离。
根据本实用新型的实施例,电解处理的条件并不受特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
根据本实用新型的一个具体实施例,电解处理可以进一步包括:将含镓铁阳极在亚铁离子浓度为30~50g/L、氯化铵浓度为130~170g/L、pH为4~6的电解液中,并且在50~60摄氏度、电流密度为100~300A/m2的条件下进行电解处理。由此,可以进一步有效地得到高品质的电解铁产品。经检测,所得电解铁产品中铁的质量分数不低于98%。
S700:镓提取
该步骤中,对含镓阳极泥中的镓进行提取,以便得到金属镓和第二尾渣。具体地,含镓阳极泥中镓的质量分数约0.10~0.15%,可以通过传统的酸浸-萃取-电解工艺提取含镓阳极泥中的镓,以便得到金属镓产品。经检测,金属镓产品中镓的质量分数不低于99%。
由此,根据本实用新型实施例的处理提钒尾渣的方法通过将提钒尾渣和还原煤混合成型得到混合球团,并将混合球团进行还原焙烧处理,得到金属化球团,首先将提钒尾渣中的铁氧化物进行还原,进而通过磨矿磁选处理,分离得到含镓铁粉和富钒渣;后续将富钒渣与钠盐混合并进行氧化钠化焙烧处理,将富钒渣中的钒转化为水溶性钒酸钠熟料,再将水溶性钒酸钠熟料进行水浸处理,得到含钒溶液,并将含钒溶液进行酸性铵盐沉钒处理后,对得到的多钒酸铵沉淀进行煅烧处理,以便得到五氧化二钒产品和第一尾渣;同时可以将含镓铁粉进行挤压成型制备得到含镓铁阳极,并将含镓铁阳极进行电解处理,得到电解铁产品和含镓阳极泥,从而实现铁的分离,进而采用传统的酸浸-萃取-电解方法对含镓阳极泥中的镓进行提取,以便得到金属镓产品和第二尾渣。经计算,采用本申请的方法处理提钒尾渣,产品铁的回收率在88%以上,钒的回收率在85%以上,镓的回收率在80%以上。由此,本申请的方法实现了工业废弃物提钒尾渣中钒、铁和镓的综合回收利用,分别得到高品质的五氧化二钒、电解铁和金属镓产品,从根本上解决了提钒尾渣利用率低和长期堆放弃置的难题,具有显著的经济效益和环境效益。
下面参考具体实施例,对本实用新型进行描述,需要说明的是,这些实施例仅仅是描述性的,而不以任何方式限制本实用新型。
实施例1
将提钒尾渣(TFe含量30wt%,V2O5含量1wt%,Ga含量0.010wt%)和还原煤按照质量比为100:15进行混合成型处理得到混合球团。将混合球团进行还原焙烧处理得到金属化球团,焙烧温度1200℃,时间30min,金属化球团的金属化率为90%。将金属化球团进行磨矿磁选处理,得到含镓铁粉(含镓0.030wt%)和富钒渣(V2O5含量2wt%)。将富钒渣与钠盐按照质量比100:10混合后在空气气氛下进行氧化钠化焙烧得到水溶性钒酸钠熟料(正五价钒占全钒的比例为92%),氧化钠化焙烧温度为600℃,时间为2h,将水溶性钒酸钠熟料进行水浸-净化-沉钒-煅烧后得到五氧化二钒(V2O5含量98.5wt%)和第一尾渣。将含镓铁粉挤压成型制备含镓铁阳极,然后将含镓铁阳极在Fe2+浓度30~50g/L,NH4Cl 130~170g/L,pH=4~6的电解液中,于50~60℃,电流密度100~300A/m2条件下电解分离铁和镓,分别得到电解铁(TFe含量98.5wt%)和含镓阳极泥(含镓0.10wt%),将含镓阳极泥进行酸浸-萃取-电解处理,得到金属镓(Ga含量99wt%)和第二尾渣。整个过程铁回收率88%,钒回收率85%,镓回收率80%。
实施例2
将提钒尾渣(TFe含量35wt%,V2O5含量2wt%,Ga含量0.012wt%)和还原煤按照质量比为100:20进行混合成型处理得到混合球团。将混合球团进行还原焙烧处理得到金属化球团,焙烧温度1300℃,时间60min,金属化球团的金属化率为92%。将金属化球团进行磨矿磁选处理,得到含镓铁粉(含镓0.036wt%)和富钒渣(V2O5含量4wt%)。将富钒渣与钠盐按照质量比100:20混合后在空气气氛下进行氧化钠化焙烧得到水溶性钒酸钠熟料(正五价钒占全钒的比例为94%),氧化钠化焙烧温度为700℃,时间为1.5h,将水溶性钒酸钠熟料进行水浸-净化-沉钒-煅烧后得到五氧化二钒(V2O5含量98.9wt%)和第一尾渣。将含镓铁粉挤压成型制备含镓铁阳极,然后将含镓铁阳极在Fe2+浓度30~50g/L,NH4Cl130~170g/L,pH=4~6的电解液中,于50~60℃,电流密度100~300A/m2条件下电解分离铁和镓,分别得到电解铁(TFe含量99wt%)和含镓阳极泥(含镓0.12wt%),将含镓阳极泥进行酸浸-萃取-电解处理,得到金属镓(Ga含量99wt%)和第二尾渣。整个过程铁回收率89%,钒回收率86%,镓回收率82%。
实施例3
将提钒尾渣(TFe含量40wt%,V2O5含量4wt%,Ga含量0.015wt%)和还原煤按照质量比为100:25进行混合成型处理得到混合球团。将混合球团进行还原焙烧处理得到金属化球团,焙烧温度1400℃,时间90min,金属化球团的金属化率为95%。将金属化球团进行磨矿磁选处理,得到含镓铁粉(含镓0.045wt%)和富钒渣(V2O5含量8wt%)。将富钒渣与钠盐按照质量比100:30混合后在空气气氛下进行氧化钠化焙烧得到水溶性钒酸钠熟料(正五价钒占全钒的比例为96%),氧化钠化焙烧温度为900℃,时间为1h,将水溶性钒酸钠熟料进行水浸-净化-沉钒-煅烧后得到五氧化二钒(V2O5含量99.2wt%)和第一尾渣。将含镓铁粉挤压成型制备含镓铁阳极,然后将含镓铁阳极在Fe2+浓度30~50g/L,NH4Cl 130~170g/L,pH=4~6的电解液中,于50~60℃,电流密度100~300A/m2条件下电解分离铁和镓,分别得到电解铁(TFe含量99.4wt%)和含镓阳极泥(含镓0.15wt%),将含镓阳极泥进行酸浸-萃取-电解处理,得到金属镓(Ga含量99.2wt%)和第二尾渣。整个过程铁回收率93%,钒回收率88%,镓回收率88%。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种处理提钒尾渣的系统,其特征在于,包括:
成型装置,所述成型装置具有提钒尾渣入口、还原煤入口和混合球团出口;
第一焙烧装置,所述第一焙烧装置具有混合球团入口和金属化球团出口,所述混合球团入口与所述混合球团出口相连;
磨矿磁选装置,所述磨矿磁选装置具有金属化球团入口、含镓铁粉出口和富钒渣出口,所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连;
第二焙烧装置,所述第二焙烧装置具有富钒渣入口、钠盐入口、空气入口和水溶性钒酸钠熟料出口,所述富钒渣入口与所述富钒渣出口相连;
水浸装置,所述水浸装置具有水溶性钒酸钠熟料入口、五氧化二钒出口和第一尾渣出口,所述水溶性钒酸钠熟料入口与所述水溶性钒酸钠熟料出口相连;
挤压成型装置,所述挤压成型装置具有含镓铁粉入口和含镓铁阳极出口,所述含镓铁粉入口与所述含镓铁粉出口相连;
电解装置,所述电解装置具有含镓铁阳极入口、电解液入口、含镓阳极泥出口和电解铁出口,所述含镓铁阳极入口与所述含镓铁阳极出口相连;
镓提取装置,所述镓提纯具有含镓阳极泥入口、金属镓出口和第二尾渣出口,所述含镓阳极泥入口与所述含镓阳极泥出口相连。
2.根据权利要求1所述的处理提钒尾渣的系统,其特征在于,所述第一焙烧处理为还原焙烧装置。
3.根据权利要求1所述的处理提钒尾渣的系统,其特征在于,所述第二焙烧装置为氧化钠化焙烧装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106957963A (zh) * 2017-04-17 2017-07-18 江苏省冶金设计院有限公司 处理提钒尾渣的方法和系统
CN106957964A (zh) * 2017-04-17 2017-07-18 江苏省冶金设计院有限公司 处理提钒尾渣的方法和系统
CN114410989A (zh) * 2021-12-10 2022-04-29 河钢承德钒钛新材料有限公司 一种资源化利用提钒尾渣的方法

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